嘉陵江草街航电枢纽船闸建成

AA通达程痕採讨董厌高等级航道发展解中柱（中铁长江交通设计集团有限公司，重庆401121）【摘要】为实现重庆境内更大范围皿级航道目标，介绍航道基础设施建设时代背景和重庆高等级航道通达现状，从河流自身特性和已有综合流域规划分析提高重庆高等级航道通达程度的可能性：重庆境内嘉陵江、乌江、涪江、大宁河、棊江等河流通过枢纽建设、通航建筑物改造和航道治理可新增500km皿级航道，实现HI级航道通达29个区县，通达率提高至76.3%目标，实现水路运输广覆盖目标。

【关键词】通达程度;航道开发;航道等级；重庆1航道基础设施建设旳代背景航道作为水运的基础设施，正围绕构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系建设，以建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国，为全面建成社会主义现代化强国提供坚强支撑。

重庆作为我国西部大开发的重要战略支点，为实现交通基础设施补短板、强弱项,提高基础设施通达程度，人民生活水平与东部地区大体相当的目标，急需强化基础设施规划建设。

2018年交通运输行业发展统计公报显示：2018年全国共完成交通固定资产投资32235亿元，其中，铁路固定资产投资8028亿元,公路固定资产投资21335亿元，水运固定资产投资1191亿元，水运仅占总投资额的3.69%；在完成运输量方面，完成营业性货运量506.29亿t,货物周转量199385.00亿t km,其中完成水运货运量70.27亿t,占总货运量的13.88%,货物周转量99052.82亿t・km,占总货物周转量的49.68%。

⑴从以上数据可以看出，水路运输在货物运输中占有重要地位,建设投入比重相对较小，在大宗货物和长距离运输中可体现出优势。

《内河航运发展纲要X2020）将内河千吨级航道达到2.5万km作为全国发展目标。

重庆境内主要分布有长江、嘉陵江、乌江、渠江、涪江、大宁河、棊江等河流，讨论和分析千吨级及以上航道现状及进一步提高千吨级航道可通达区县的实现程度，将有助于内河航运发展。

国内外船闸及升船机相关情况介绍一、国外航道、船闸及升船机建设管理情况介绍（一）美国美国的内河水道均统一由美国陆军工程兵团规划、开发建设和管理维护。

陆军工程兵团是美国政府对其海上和内河航道进行规划、建设和管理、养护的最高行政管理机构（相当于我国的交通运输部对全国航道的管理职权），其上级是国防部陆军部，它统一管理全国4.1万km内河航道，219座船闸，172座航运梯级，320座防洪坝，82个水库，海岸、湖岸的防护工程，海港、湖港的防波堤等水域防护工程，海岸线、海港航道等。

美国的水资源管理部门在通航河流上所建船闸完工后也交给陆军工程兵团管理。

如：田纳西河是美国最重要的内河通航河流，其航运管理有3个机构：田纳西河流域管理局、陆军工程兵团和海岸警卫队。

三方职责分别是：田纳西河流域管理局负责通航设施，如航道、船闸及相关设施的建设；负责管理水坝、水库等兼有航运用途的综合水利枢纽等。

陆军工程兵团负责管理和维护田纳西河水系上所有的船闸及其相关设备；对航道和港口进行清障；对建设影响通航的建筑物颁发许可文件；管理河道中砂石的疏浚工作等。

海岸警卫队是美国运输部的一个机构，也是美国武装力量的组成部分，是美国政府负责水上安全的机构，它在航运方面的主要职责是监督港航安全、设置和维护航标、清除碍航危险物、防止水污染等。

（二）德国德国内河航运发达，境内有7300km内河航道，其中主要有莱茵河、易北河、奥得河、维泽河4条南北走向的天然河流，以及15条连接天然河流的人工运河。

在这些河流和运河上共建有335个船闸、4个升船机、287座堤坝、8座防洪坝以及1300座桥梁，形成了稠密的、四通八达的内河航运体系。

水路运输被认为是最环保的运输方式，德国内河水路运输量约占运输总量的23%，且一直保持在这一水平。

德国内河航运管理由德国联邦交通建设部下属的4个署7个航运管理大局负责。

包括BAW在内的四署主要负责水利技术咨询、服务和专业方向的研究；7个航运管理大局主要负责水利设施的规划、建设、运行及维护管理。

嘉陵江航运开发草街航电枢纽二线船闸工程项目建议书阶段勘察设计和涪江干流航道整治渭沱电厂船闸扩能升级改造工程可行性研究报告阶段勘察设计招标招标文件招标编号：招标人：航运建设发展有限公司招标代理机构：法正项目管理集团有限公司分公司二○一八年七月编制说明一、《嘉陵江航运开发草街航电枢纽二线船闸工程项目建议书阶段勘察设计和涪江干流航道整治渭沱电厂船闸扩能升级改造工程可行性研究报告阶段勘察设计招标文件》以中华人民国《标准设计招标文件》（年版）为标准，结合招标项目的具体特点和实际编制。

二、在本招标文件中，不加修改地应用了《标准设计招标文件》中“投标人须知”和“评标办法”的正文，只在前附表中对“投标人须知”和“评标办法”进行了修改、补充和细化。

三、在本招标文件中，不加修改地应用了《标准设计招标文件》中的“通用合同条款”，结合招标项目的具体特点和实际编制了“专用合同条款”，对“通用合同条款”作了补充和细化。

四、投标人须知前附表与投标人须知正文不一致的以投标人须知前附表容为准。

五、评标办法前附表与评标办法正文不一致的以评标办法前附表容为准。

六、招标人对招标文件容有最终解释权。

目录嘉陵江航运开发草街航电枢纽二线船闸工程项目建议书阶段勘察设计和涪江干流航道整治渭沱电厂船闸扩能升级改造工程可行性研究报告阶段勘察设计招标错误!未指定书签。

招标编号：错误!未指定书签。

第一章招标公告错误!未指定书签。

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第二章投标人须知错误!未指定书签。

投标人须知前附表错误!未指定书签。

投标人须知前附表与正文不一致的地方以投标人须知前附表为准。

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重庆嘉陵江草街航电枢纽船闸工程闸室内门座式起重机安装技术方案摘要：MQ600B/30门座式起重机（以下简称门机）主要用于水利水电工程，作混凝土吊运、浇筑和水工金属结构件等的吊装工作；亦可用于火电厂的设备安装工程及组装场地的吊运工作。

在重庆草街船闸工程中，共安装3台门机，用于闸墙及闸首施工中末班安装和混凝土浇注，本文详细介绍了闸室内门机的安装技术方案。

1 工程概况草街船闸是目前嘉陵江上最大的一级船闸，也是西南地区最大的船闸工程，其船闸尺度200×23×3.5m，水级26.7m，通行2×1000t级船队，最大一次过闸总吨位4000t。

2 概述根据船闸混凝土浇筑机械布置设计，在闸室内布置MQ600B/30型高架圆筒门机（CZ-02）一台，安装于闸室底板6＃板（船0+45～船0+125），轨道底标高172.2m，轨道顶标高172.33m，详细安装位置见附图。

使用期内，该门机负责3＃～7＃闸室墙和1＃～2＃上闸首闸墩（船0+0～船0+45）施工的起重作业。

MQ600B/30高架圆筒门机配备53.73米长起重臂，在17～50m全幅度内，额定起重量为10t，起升范围120m(其中轨上70m，轨下50 m )，用以3m3砼吊罐的砼浇筑作业；改变起重钢丝绳绕法后，最小幅度17m至幅度20m时，安全起重量为30t，最大起吊高度达70m，可用以预埋件及设备、模版的安装。

3 工程量设备安装总重量234.5t。

4 工期2008年04月20日～2008年05月20日。

5 总体布置门机零部件进场后存放在闸室7#底板上，安装中主要起重设备采用徐工50吨履带式起重机，另外在起重量较大或起升高度较高时，用下闸首已投入使用MQ600/30起重机配合，底板高程为172.2m。

在该7#底板上完成地面拼装后，再将总成吊至轨道平台进行整体安装。

在门机配件距离安装位置较远时，采用50t汽车吊、6m东风货车和ZL50C装载机进行倒运。

重庆市地方海事局关于草街航电枢纽工程围堰施工的禁航通告
正文：
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 重庆市地方海事局关于草街航电枢纽工程围堰施工的禁航通告
（渝海事航字〔2010〕1号）
各有关单位、船舶：
根据嘉陵江草街航电枢纽工程建设进度计划安排，将从2010年1月10日起开始枢纽右岸明渠围堰进占施工，界时原右岸明渠将不能通航，而枢纽船闸将于2010年4月才能通航。

为确保施工期间过往船舶航行安全，决定对枢纽施工水域实施全面禁航。

现将有关事宜通告如下：
一、禁航时间：2010年1月10日00：00时起至4月15日。

二、禁航范围：嘉陵江航道月亮坝至人头石段，距河口里程68公里至71公里范围。

三、禁航期间，除施工船舶外，禁止任何船舶擅自进入禁航水域，船舶必须服从现场海事执法人员指挥，提前选择安全泊位靠泊。

四、草街枢纽船闸实现通航后，解除禁航，我局另行通告。

特此通告
二○一○年一月六日
——结束——。

嘉陵江草街航电枢纽船闸工程治理质量通病措施手册中交一航局重庆嘉陵江草街航电枢纽船闸工程项目经理部2007.8.20目录第一部分工程说明 (2)第二部分作业指导书 (3)一、工程实体通病治理 (3)二、施工工艺通病治理 (6)三、质量管理通病治理 (9)第三部分操作要点 (10)一、模板加工 (10)二、钢筋作业 (10)三、模板作业 (11)四、混凝土作业 (17)第四部分管理措施 (20)第一部分工程说明草街航电枢纽位于重庆合川市境内草街镇附近的嘉陵江干流河段上，是嘉陵江干流自下而上规划的第二个梯级，为一具有航运、发电、拦沙减淤、灌溉、旅游等效益的综合利用工程。

枢纽工程坝址上距合川市约27km，下距嘉陵江河口（重庆市）约68km。

电站年平均年发电量19.96亿kW·h。

该工程是2005年国家西部开发的10大重点工程之一。

草街船闸是目前嘉陵江上最大的一级船闸，也是西南地区最大的船闸工程，其船闸尺度200×23×3.5m，水级26.7m，通行2×1000t级船队，最大一次过闸总吨位4000t。

船闸由上引航道、上闸首、闸室、下闸首和下引航道及输水系统组成。

混凝土量共608353m3，以低坍落度三、四级配混凝土为主。

其中上游引航道46805m3,上闸首98424 m3，闸室181011 m3，下闸首63464m3，下引航道181580 m3，输水廊道28069 m3。

根据2007年4月28日交通部质监总站在重庆召开的创建治理水运工程质量通病示范项目的会议要求，针对工程施工管理的各个环节和工程的各个部位，我项目部分析了工程质量通病产生的主要原因及表现特征，制定了严密的治理工程质量通病的措施，确定了质量目标，明确施工操作要求，责任落实到人。

第二部分作业指导书审核：潘伟编制：毛海滨3审核：潘伟编制：毛海滨4审核：潘伟编制：毛海滨5审核：潘伟编制：毛海滨6审核：潘伟编制：毛海滨7审核：潘伟编制：毛海滨8审核：潘伟编制：毛海滨9第三部分操作要点一、模板加工模板加工经选型、设计、计算并成图后委托专业加工队伍在后方生活区加工场区进行加工。

草街航电枢纽工程简介
杨德超
【期刊名称】《水电站设计》
【年(卷),期】2011(27)2
【摘要】草街航电枢纽工程是嘉陵江干流规划的第十六级航电工程,是一个以航运为主,兼顾发电,并具有拦沙减淤、改善灌溉条件等效益的水资源综合利用工程。

枢纽工程坝址位于重庆合川区草街镇境内,其上游接利泽航电工程,下游接规划中的井口航电工程。

坝址控制流域面积159 800km^2。

【总页数】1页(P120-120)
【关键词】航电枢纽工程;综合利用工程;灌溉条件;重庆合川;流域面积;嘉陵江;水资源;规划
【作者】杨德超
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TV6
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1.重庆市嘉陵江航运开发草街航电枢纽工程技术特点 [J], 石太军;杨德超
2.嘉陵江草街航电枢纽船闸工程混凝土生产系统设计建设与运营 [J], 李善起;张国栋
3.嘉陵江草街航电枢纽船闸工程混凝土高温条件下施工技术 [J], 毛海滨;王立春;李
冰黎
4.嘉陵江草街航电枢纽工程建设的特点与经验 [J], 白昭鹏;黄修山;张扬;张可
5.大型航电枢纽建设工程财务管理优化初探——基于草街航电枢纽工程案例分析[J], 陈启伟;陈贺喜
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重庆合川乡镇介绍行政区划原来三个街道：合阳城街道、钓鱼城街道、南津街街道、后将大石镇、云门镇、盐井镇、草街镇增设为街道：大石街道、云门街道、盐井街道、草街街道。

南津街街道南津街街道是合川区的行政中心、工业中心、物流中心、商业中心、人居环境示范区，滨临嘉陵江、涪江，背倚九峰山省级森林公园，对望钓鱼城古战场，内镶重庆江城工业园区，北通四川南充、遂宁,南接重庆主城和北碚、铜梁，距离重庆江北国际机场57公里，212国道南津街街道是合川区的行政中心、工业中心、物流中心、商业中心、人居环境示范区，滨临嘉陵江、涪江，背倚九峰山省级森林公园，对望钓鱼城古战场，内镶重庆江城工业园区，北通四川南充、遂宁,南接重庆主城和北碚、铜梁，距离重庆江北国际机场57公里，212国道、渝武高速公路、遂渝快速铁路等贯穿境内，是合川北上南下、东进西出的交通枢纽，是渝西、川北水陆交通咽喉和重要物资集散地。

全街幅员面积95.3平方公里，其中建成区面积6.9平方公里；辖15个村、8个社区居委会、共123254人，其中城市人口74746人。

2008年，南津街街道办事处以合川建设重庆市区域性中心城市和国内大城市为契机，全面落实“314”战略部署，坚持“服务立办，发展兴办，和谐稳办” 的总体思路，着力打造商务南城、人居南城、物流南城、美食南城。

综合经济实力明显增强:2007年全年实现地区生产总值226534万元，同比增长15.8%；固定资产投资总额88556万元，同比增长35.9%；社会消费品零售总额76250万元，同比增长17.5%；工业总产值305749万元，同比增长32.3%；三次产业结构之比为3.2：59.8：37.0；农民人均纯收入5140元，同比增长35.9%；财政收入首次突破亿元大关，累计完成12546万元，为预算的122.6%，同比增长33.65％，其中地方预算内财政收入完成3218万元，为预算的177.2%，同比增长25％。

农村经济发展势头喜人:继续坚持以餐桌农业、观光农业、生态农业为重点，精心打造现代都市农业。

水色准發第43卷第2期2021年2月成渝地区収城经济圈建设背景下嘉陵江通航常态化存在的问题及建议余曲波(四川省港航投资集团有限责任公司、四川长江水运有限责任公司，四川成都610041)【摘要】为提升嘉陵江航道的通航能力，在成渝地区双城经济圈建设、川渝深化区域合作的背景下，分析嘉陵江航运优势、基础设施建设现状以及航运市场存在的较大需求，结合实船试验和实船运输情况总结嘉陵江通航常态化面临的航道建设滞后、船闸调度效率不高、海事执法不协同、缺少标准船舶和港船操作人员等问题。

为实现嘉陵江全江常态化通航，提出加快建设数字化航道、开发智能联合调度系统、建立执法监管互认机制、研发电动标准船型等建议。

【关键词】嘉陵江；水路运输;联合调度嘉陵江是长江上游的主要支流，全长1119km,流域面积约16万knf。

嘉陵江连接我国西北、西南地区并通过三峡库区连通长江中下游地区，是西南地区综合运输体系的重要组成部分，在《全国内河航道与港口布局规划》中被列入全国“两横一纵两网十八线”布局的高等级航道,是最早实施全江梯级渠化开发建设的航道,功能地位十分重要O 嘉陵江自古以来水运繁忙，但受航道条件限制和公路交通快速发展的影响,大部分物资弃水走陆,水路货运量逐年萎缩；加之渠化工程陆续开工建设使嘉陵江断航30多年,导致基础设施落后,配套设施、支持保障系统不完善,航运优势未能得到体现。

为推动成渝地区双城经济圈建设，深化川渝合作，重庆市交通局与四川省交通运输主管部门共同签署了《成渝地区双城经济圈交通一体化发展三年行动方案(2020—2022年)X共建长江上游航运中心合作备忘录》等多个合作协议，明确提出共电动船舶同提升嘉陵江航道的通航能力，支撑长江上游航运中心建设。

为此,研究嘉陵江常态化通航存在的关键问题很有必要。

1嘉陵江航运具有较大的市场需求1.1航运在综合运输中优势明显全球经济的快速发展带动了物流业的发展，其中水路、公路和铁路运输是大宗货物长距离运输的主要方式。

草街航电枢纽工程说明一、工程简介草街航电枢纽工程位于嘉陵江江口以上68公里处的合川区草街镇，是以航运为主，兼有发电、拦沙减淤、灌溉等水资源利用工程，是2005年西部十大工程之一。

工程总投资53.3亿元，工程建设主要包括三项内容：枢纽工程、航道整治工程和合川港码头工程，其中：电站总装机容量50万千瓦（四台12.5万千瓦机组）；按三级航道标准建设船闸一座，船闸有效尺寸为28×280×3.5米，可通行2×1000吨级船队，年通过能力1050万吨，并预留二线船闸位置；按三级通航标准整治梯级以下航道；配套建设千斤滩港区1000吨级泊位3个，设计年吞吐能力105万吨。

2005年11月该项目主体工程开工建设，工期67个月。

草街航电枢纽工程建成，不仅使嘉陵江干流草街以上70公里行道提高到1000吨级的通航标准，而且其支流渠江和涪江的110公里航道亦由目前通航50吨级的船舶提高到300 吨级和500吨级船舶，共计渠化里程180公里，既提高了重庆段航段的通航标准，又可以充分发挥四川省已建和将建成的梯级作用实现川西、川北与长江干流的干支直达和江海直达。

同时使梯级以下68公里航道基本达到1000 吨级通航标准，从而使嘉陵江干流增加高等级标准的航道138公里；并可消除急流险滩80余处，改善航行条件和水上运输安全环境。

此项目建成后，1000吨级船舶可从合川直达上海，使嘉陵江船舶的大型华、规范化、系列化和直达运输成为可能，这将有利于嘉陵江水上运输和港口产业的发展，有利于西部地区资源的开发和经济的发展。

草街航电枢纽正常蓄水位203m时，嘉陵江干流回水至合川大石镇的利泽场上游，水库长约75km；支流涪江回水至合川市渭沱镇境内的渭沱水电站，距涪江汇口长约22km；支流渠江回水至四川省岳池县罗渡镇境内的富流滩水电站，距渠江汇口长约88km.正常蓄水位203m时，水库面积72.40k ㎡，水库平均水面宽约400m。

第一节概况合川地处重庆西北部，距重庆主城区58公里，是重庆市规划建设的区域性中心城市和“一小时经济圈”的重要板块。

幅员面积2343平方公里，辖27个镇，3个街道办事处，总人口153万。

其中，主城区面积32.8平方公里，常住人口37.1万。

建制历史悠久，文化积淀厚重。

合川是巴文化的发源地之一，古城邑“巴子城”曾是巴国别都。

公元前314年始设垫江县，南朝元嘉年间改为东宕渠郡，公元556年改名合州， 1913年改名合川县。

1952年，城区设合川市，县市并存，1958年撤销合川市并入合川县。

1992年8月撤县设市。

2006年10月撤市设区。

境内有国家重点风景名胜区、全国重点文物保护单位——钓鱼城，国家级重点文物保护单位、全国首批十大历史文化名镇、佛教禅宗文化胜地——涞滩古镇。

合川人文代衍，周敦颐、张森楷、卢作孚、陶行知等历代名人在此授教创业。

交通体系完善，区位优势明显。

水陆交通四通八达，是川东北、渝西北的交通枢纽和重庆通往川北、陕西、甘肃等地的交通要道。

110省道、204省道、渝武高速公路纵贯南北，襄渝铁路横穿东西,草街、利泽航电枢纽建成后, 千吨级货轮溯江而上可达四川广元，顺流而下可直航上海。

距重庆江北国际机场80公里，仅1小时车程。

兰渝铁路、襄渝铁路复线、遂渝快速铁路复线、合川至铜梁的快速通道等建成后，经济区位将进一步提升。

自然资源丰富，产业基础较好。

有嘉陵江、涪江、渠江3条江，99条河溪，水域面积77平方公里。

嘉陵江草街航电枢纽建成蓄水后，城区将江水环绕，成为名副其实的西部江城。

已探明矿产20多种，煤炭远景储量18.2亿吨，岩盐可采储量160亿吨，天然气、锶矿和石灰石储量丰富。

合川是国家确定的商品粮、瘦肉型猪、白山羊、茧丝绸和柑桔生产基地，初步形成了能源、建材、食品、轻纺、机械加工、医药化工等优势行业，已建成电力装机容量72.5万千瓦,煤炭产能达到230万吨，新型干法旋窑水泥年产能达到400万吨。

嘉陵江（南充青居到重庆）段有多少大坝，你知道么？嘉陵江是长江重要的一条支流，发源于陕西，流过四川省后，最终在重庆市渝中区的朝天门汇入长江，嘉陵江流域的人口众多，农田密集，是重要的粮食产地。

嘉陵江流域属于亚热带季风气候，夏季海边吹过来的东南风水汽充分，雨水充沛，集中的降雨容易形成洪水，秋冬季北方大陆吹来的西北季风干燥，降雨量较少，嘉陵江径流明显减少，江水水位下降，河床裸露，行船和灌溉比较困难。

为了很好地利用嘉陵江江水，水利水电部门建设了不少的大坝，前面几篇已经介绍了好几座大坝，这一篇给大家介绍南充青居到重庆段的大坝，各位水友请慢慢看。

一、青居航电枢纽大坝青居航电枢纽大坝青居航电枢纽大坝青居航电枢纽大坝青居航电枢纽大坝位于四川省南充市高坪区青居镇境内的嘉陵江干流上，嘉陵江流到这里已经是中下游区域了，沿岸地形属于丘陵和平原地形，农田密布，农业生产发达，粮食产量、油料作物产量以及蔬菜水果产量较高。

嘉陵江在青居镇地域时形成了一个大大的C型弯曲，弯曲的上下游水位差可以达到5米以上，青居航电枢纽利用了这个大大的C型弯取，截弯取直，利用河流的自然落差发电，并且在取直的地方建设了船闸，减少了江面上航行的船只的航行距离，减少了化石燃料的消耗，解决了成本，降低了碳排放。

青居航电枢纽是在二十一世纪初开始建设的，经过四年的建设，2005年枢纽全部发电机组投产发电。

枢纽大坝建设后，上游的水位上升，形成的库区库容达到1.2亿立方米左右，充沛的江水冲击水轮发电机组高速旋转发电，年均发电量可以达到3.6亿千瓦时以上，按0.3元/千瓦时的上网电价计算，年售电收入可达亿元以上，相当可观。

青居航电枢纽大坝青居航电枢纽大坝青居航电枢纽大坝和船闸以及发电厂房是分开的，大坝是在大C 弯曲开始的地方，发电厂房和船闸是在截弯取直的地方。

青居航电枢纽两岸植被茂密，大量的农田都种植了水稻、小麦、玉米、大豆、油菜等农作物，农作物的正常生长需要良好的灌溉，大坝库区的水位提升后，能够灌溉更多的农田，提高农田的单位亩产，粮食和油料可以产出更多，保证食品供应。

嘉陵江草街船闸上游引航道水力学问题研究胡亚安;全强;严秀俊;张志崇;蒋筱民【摘要】嘉陵江草街船闸闸室尺寸为200.0 m×23.0m×3.5m(长×宽×门槛水深),最大工作水头26.7 m,其综合水力指标居我国已建单级船闸前列.施工期通航上游水位192.0 m,此时其上游引航道水深仅为2.9m,如果阀门按设计指标正常开启,船闸灌水时上游引航道非恒定流特征明显,浮式导航墙存在较强斜流和漩涡,引航道水面比降及纵向流速较大,危及船舶通航安全,此外船闸进水口淹没深度较小,流量达到一定值时将出现较强漩涡,严重时还会出现贯穿吸气漩涡,影响闸室船舶安全.通过原型调试结合数学模型计算,解决了草街船闸施工期通航上游引航道特殊水力学问题,确定了船闸施工期通航运行方式,保证了船闸施工期通航安全运行.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】5页(P55-59)【关键词】船闸;水力学;原型观测【作者】胡亚安;全强;严秀俊;张志崇;蒋筱民【作者单位】南京水利科学研究院水文资源与水利工程科学国家重点实验室,通航建筑物建设技术交通行业重点实验室,江苏南京 210029;南京水利科学研究院水文资源与水利工程科学国家重点实验室,通航建筑物建设技术交通行业重点实验室,江苏南京 210029;南京水利科学研究院水文资源与水利工程科学国家重点实验室,通航建筑物建设技术交通行业重点实验室,江苏南京 210029;南京水利科学研究院水文资源与水利工程科学国家重点实验室,通航建筑物建设技术交通行业重点实验室,江苏南京 210029;长江勘测规划设计研究院,湖北武汉 430010【正文语种】中文【中图分类】TV135.4由于船闸灌泄水取自或泄向引航道，可能在引航道内形成较大的水面波动，对引航道内船舶航行及停泊条件产生不利影响，国内外学者对此进行了大量研究［1-5］.嘉陵江草街船闸施工期通航上游水位192.0m，此时其上游引航道水深仅为2.9 m.这一工况在前期模型试验阶段并未涉及［6］，为此本文首先利用数学模型快速有效的计算出引航道内存在的水面波动问题及引航道内水流流速，然后通过调节阀门运行方式以控制流量，有效解决了草街船闸施工期通航引航道水力学问题，确保了船舶通航安全，为草街船闸顺利完成施工期通航奠定了基础.1 数值计算方法船闸灌泄水与引航道内水体的运动或波动是相互影响的，由于灌泄水过程引航道内水位也发生波动，故利用河道及引航道内非恒定流数值计算，结合船闸灌泄水水力数值计算来研究引航道内水位变化情况.1.1 基本方程与边界条件沿水深的平面二维水流数学模型基本方程由连续方程和动量方程组成［7］，其形式为:连续方程:动量方程:式中:H，Z分别为水深和水位(m);u，v分别为x及y向水流速度(m/s);γt为紊动黏性系数(m2/s);C为谢才系数;n为河床糙率，R为水力半径(m).考虑惯性影响和船闸灌泄水过程的水力计算基本方程［8］为:闸室内水位变化过程:式中:H为引航道水位;Z为闸室水位;V为廊道计算断面平均流速;μ为流量系数;Ln为输水廊道惯性换算长度;w为输水廊道计算断面面积;Ω为闸室水域面积.初始条件:假设整个计算域内边界条件=192.0m，出口采用非恒定流量边界条件Q(t).1.2 计算结果分析图1 船闸灌水输水特性曲线Fig.1 Characteristic curves of water filling into ship lock表1 引航道内水体运动特性统计Tab.1 Characteristic statistics of water mo tion in the approach channel86.89 m 进水口前进水口前145.75m 进水口前30.14 m 进水口前# 4－2# 4－3#最大纵向流速(m/s) 1.34 1.45 1.46 2.10 2.10 2.10 3.07 3.13 3.05 4.83.27m 1－1# 1－2# 1－3# 2－1# 2－2# 2－3# 3－1# 3－2# 3－3# 4－10 4.50 4.00最大水位降幅(m) 0.35 0.360.37 0.54 0.54 0.54 0.90 0.90 0.90 1.51 1.37 1.30图2 距进水口3.27m处水位及流速过程线Fig.2 Water-level and velocity hydrograph at 3.27m away from inlet在上游引航道水位192.0m，闸室水位176.3m，水头15.7m情况下灌水流量过程线如图1，灌水过程最大流量222.15m3/s.船闸灌水初期，水流由进水口进入闸室，引航道内水位下降，约140 s左右引航道水位下降到最低，纵向流速同时达到最大.数模分别计算了进水口前3.27，30.14，86.89和145.75m处的纵向最大流速及水面降幅(见表1).进水口前3.27m处水面降幅及纵向流速变化过程线见图2.数学模型计算表明:在水位及纵向流速达到最大值后上游水体没能及时补充到引航道内，导致测点水位在140 s后持续保持在1.67m低水位.上游引航道最大纵向流速达4.8 m/s(最窄断面)，而且在高流速情况下持续一段时间，这样对引航道内停泊的船只存在很大的威胁.对应的最大水位降幅达1.5m，此时测点处水深仅1.4 m，低于进水口的高度1.8 m，所以进水口露空，会出现贯穿性漩涡，进水口大量进气又将恶化闸室流态从而危及船舶停泊安全［9］，同时引航道流态极有可能出现急流流态甚至水跃(红水河大化船闸调试中中间渠道曾经发生该流态［10］)，不仅严重影响引航道口门区船舶安全，而且对上游人字门运行将产生严重影响.为确保草街船闸施工期通航安全，须通过调整阀门开启方式降低输水系统流量的方法，解决施工期通航因上游水深较浅所带来的引航道非恒定流水力学问题.2 原型调试解决引航道内水力学问题在明确了灌水阀门不能采用连续开启至全开的运行方式后，首先进行了阀门开启至0.3开度的局部开启方式.船闸灌水初期，大量水体进入闸室，引航道水位急剧下降，在120 s左右水位下降到最低，引航道内流速达2.6m/s.观测发现由于上游水库不能及时补水到引航道内，导致引航道内水位下降严重，上游浮式导航墙斜流及回流强度较大.由于纵向流速过大，停靠在靠船墩边的船只可能被水流拉断缆绳，从而危及船舶安全及对人字门形成威胁.人字门前水位波动过程如图3所示，最大波幅达0.6m，进水口也出现明显漩涡.因此，此种运行方式下上游引航道水流条件对口门区船舶航行及停泊存在安全隐患，应进一步减小输水流量.原型调试中，分别比较了阀门局部开启至0.15，0.2开度情况下，上游引航道内水流波动情况和流量变化过程.观测表明:引航道浮式导航墙及进水口流态明显改善，水位波动小，可以满足通航要求.因此确定的控制流量为110m3/s，相应的停机开度为0.2.如果一直采用0.2开度局部开启方式，尽管流态较好，但输水时间过长，影响通航效率.图3 人字门前水位波动过程线Fig.3 Water-level fluctuation hydrograph in front of the miter gate为缩短输水时间，进行了间歇开启方式研究，间歇开启方式的原则是，第2次开启阀门后输水系统流量峰值不能超过第1次的峰值，因此对第2次开启的时机(即剩余水头)和停机开度进行了试验.阀门开启方式:第1次开至0.15开度停机，当剩余水头5m时再开至0.6开度，实测的流量过程线如图4所示，由图可知第2次开到0.6开度后，流量达到130m3/s，超过了控制值110m3/s，不能满足要求. 为此重新调整了阀门第2次开启方式，确定4 m剩余水头时开至0.4开度，实测的流量过程线如图5所示.结果表明，第2次开启后的峰值流量与第1次停机时相当，达到预期要求.同时在这种开启方式下，测试了上游引航道和人字门前水流流态，实测的结果如图5所示:输水系统最大流量控制在110m3/s以下，引航道测点1水面最大降幅为0.34 m;引航道测点2(人字门库前)水面最大降幅仅为0.28 m;离船闸最近的隔流堤柱墩断面流速控制在1.0m/s左右;进水口上方仅仅有旋转水流，未形成穿心吸气漩涡.上游引航道的非恒定流问题得到较好解决.图4 间歇开启方式下流量过程线Fig.4 Discharge hydrograph with intermittent open图5 阀门开启方式及对应流量过程线Fig.5 Valve open types and corresponding discharge hydrograph3 结语(1)利用二维非恒定流的数学模型结合船闸灌泄水一维数学模型联合求解，模拟了草街船闸施工期通航下上游引航道水面波动及流速情况，计算结果表明在施工期船闸最大运行水头为15.7m(上游192.0m，下游为最低通航水位176.3m)条件下，若阀门采用连续开启至全开的运行方式，输水系统最大流量可达222.15m3/s(不考虑进水口出现吸气漩涡问题);上游引航道最大纵向流速达4.8 m/s(进口前3m 处)，引航道流态极有可能出现急流流态甚至水跃，不仅严重影响引航道口门区船舶安全，而且对上游人字门运行将产生严重影响，同时进水口可能出现贯穿性漩涡，进水口大量进气又将恶化闸室流态从而危及船舶停泊安全.根据相关工程原型调试经验，需要通过改变阀门开启方式来控制输水系统流量，解决引航道水力学问题. (2)在草街船闸原型调试中，改变阀门开启方式控制输水系统最大流量，通过多组实测试验对比分析，以及观察上游引航道及进水口流态，最终确定草街船闸施工期通航阶段阀门开启方式:阀门先开启至0.2开度，待水位差H=4 m时开启至0.4开度;并且确定该方式可以有效的解决草街船闸施工期通航(上游引航道水深仅2.9 m)上游引航道水力学问题，通过原型调试，确定船闸施工期通航运行参数，从而保证该船闸的正常安全运行，充分发挥船闸的航运效益.参考文献:［1］胡旭跃，李彪，徐立君.水利枢纽通航水流条件研究综述［J］.水运工程，2005(11):59-64.(HU Xu-yue，LI Biao，XU Lijun.A review of research on navigation flow condition of hydro-junction［J］.Port＆ Waterway Engineering，2005(11):59-64.(in Chinese))［2］孟祥玮.船闸灌泄水引航道非恒定流研究［D］.天津:天津大学，2010.(MENG Xiang-wei.Study on unsteady flow in the approach channel of ship lock［D］.Tianjin:Tianjin University，2010.(in Chinese))［3］涂启明.船闸通航条件研究［M］.北京:人民交通出版社，2010.(TU Qi-ming.Study on navigation condition of ship lock［M］.Beijing:China Communications Press，2010.(in Chinese))［4］周华兴.船闸通航水力学研究［M］.哈尔滨:东北林业大学出版社，2007.(ZHOU Hua-xing.Study on navigation hydraulics of ship lock［M］.Harbin:Northeast Forest University Press，2007.(in Chinese))［5］须清华，张瑞凯.通航建筑物应用基础研究［M］.北京:中国水利水电出版社，1999.(XU Qing-hua，ZHANG Rui-kai.Applied basic research for navigation structure［M］.Beijing:China WaterPower Press，1999.(in Chinese))［6］赵世强，胡亚安，赵健，等.嘉陵江草街航电枢纽总体布置及通航水力学关键技术研究［R］.重庆:重庆西南水运工程科学研究所，2007.(ZHAO Shi-qiang，HU Ya-an，ZHAO Jian，et al.Key technologies of general layout and navigation hydraulics for Caojie navigation-hydropower junction on Jialingjiang river［R］.Chongqing:Chongqing Southwest Water Transport Engineering Research Institute，2007.(in Chinese))［7］汪德瓘.计算水力学理论与应用［M］.北京:科学出版社，2011.(WANG putational hydraulics theory and application［M］.Beijing:Science Press，2011.(in Chinese))［8］王作高.船闸设计［M］.北京:水利电力出版社，1992.(WANG Zuo-gao.Ship lock design［M］.Beijing:China WaterPower Press，1992.(in Chinese))［9］胡亚安，李君，宗慕伟.红水河乐滩船闸输水系统水力特性原型调试研究［J］.水利水运工程学报，2008(1):6-12.(HU Ya-an，LI Jun，ZONG Mu-wei.Prototype debug study on hydraulic characteristics of the filling and emptying system of Letan ship lock on Hongshui River［J］.Hydro-Science and Engineering，2008(1):6-12.(in Chinese))［10］胡亚安，李君，李中华.红水河大化船闸输水系统水力特性原型调试研究［J］.水运工程，2008(3):87-92.(HU Ya-an，LI Jun，LI Zhong-hua.Prototypedebug study on the hydraulic characteristics of the filling and emptying system of Dahua ship lock on Hongshui river［J］.Port＆ Waterway Engineering，2008(3):88-92.(in Chinese))。